CZ27885U1 - Beton ultravysokých pevností, vyztužený drátky, určený zejména pro prefabrikaci - Google Patents
Beton ultravysokých pevností, vyztužený drátky, určený zejména pro prefabrikaci Download PDFInfo
- Publication number
- CZ27885U1 CZ27885U1 CZ2014-30178U CZ201430178U CZ27885U1 CZ 27885 U1 CZ27885 U1 CZ 27885U1 CZ 201430178 U CZ201430178 U CZ 201430178U CZ 27885 U1 CZ27885 U1 CZ 27885U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- concrete
- aggregate
- prefabrication
- range
- cement
- Prior art date
Links
- 239000004567 concrete Substances 0.000 title claims description 32
- 238000009417 prefabrication Methods 0.000 title claims description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 17
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 11
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 10
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 8
- 239000011372 high-strength concrete Substances 0.000 claims description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000011376 self-consolidating concrete Substances 0.000 claims description 5
- 239000008030 superplasticizer Substances 0.000 claims description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000001033 granulometry Methods 0.000 claims description 3
- 229920005646 polycarboxylate Polymers 0.000 claims description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000011800 void material Substances 0.000 claims description 2
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 claims 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 239000011374 ultra-high-performance concrete Substances 0.000 description 3
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 2
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 2
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 2
- 239000004574 high-performance concrete Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011210 fiber-reinforced concrete Substances 0.000 description 1
- 238000009415 formwork Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- -1 lyes Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000003469 silicate cement Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Description
Oblast techniky
Předkládané řešení týkající se nové skladby betonu ultravysokých pevností vyztužených vlákny spadá do oblasti kompozitních materiálů s cementovou matricí, u kterých se dosahuje charakteristických pevností v tlaku vyšších než 150 MPa a pevností v tahu za ohybu vyšších jak 15 MPa. Mimo uvedené mechanické vlastnosti se navržený beton vyznačuje velmi vysokou trvanlivostí. Navržený beton je určen zejména pro prefabrikaci.
Dosavadní stav techniky
Rozvoj velmi účinných chemických přísad zejména na bázi polykarboxylátů a rovněž rozvoj příměsí, například mikro a nanosilik, do kompozitů s cementovou matricí umožnil vznik ultravyskohohodnotných betonů, označovaných UHPC. Tyto betony se vyznačují nejen vysokými průměrnými pevnostmi v tlaku nad 150 MPa a vysokými průměrnými pevnostmi v tahu za ohybu nad 15 MPa, ale obvykle i velmi vysokou odolností proti působení i pronikání agresivnímu prostředí jako jsou kyseliny, louhy, plyny, střídání teplot, a podobně. Takto popsané vysoké mechanické a trvanlivostní vlastnosti jsou dány hutností struktury kompozitu, která je daná vysokou dávkou cementu a příměsí, zejména mikro a nanosilik, mletých křemenů, vápenců a korundů, velmi nízkým vodním součinitelem pod 0,25 a kovovými vlákny. Skladba matriálu UHPC zajišťuje mimo jiné i velmi dobrou zpracovatelnost. Materiál má vysokou tekutost a umožňuje betonovat velmi tenké prvky. Velikost kameniva je pro možnost připravovat tenké prvky, například do tloušťky 10 mm, rozhodující. Hrubou kostru betonu typu UHPC tvoří velmi kvalitní kameniva ve frakcích zpravidla do 4 mm, v některých případech do 11 mm.
Je znám drátkobeton ultravysokých pevností s cementovou matricí podle patentu CZ 304 478. Beton obsahuje křemičitanový cement, čedičové kamenivo, kovová vlákna, příměsi a přísady. Je použito čedičové kamenivo složené ze tří frakcí 0-4, 4-8 a 8-16. Kovová vlákna jsou zde tvořena dvěma typy vláken rovnoměrně rozptýlenými v objemu ztvrdlého drátkobetonu. První typ kovových vláken jsou vlákna obdélníkového průřezu s pevností 350 až 450 MPa. Druhý typ kovových vláken má kruhový průřez a jejich pevnost je větší než 2000 MPa. Nevýhodou tohoto řešení je oproti námi navrženým recepturám použití frakce kameniva Dmax 16 mm, což neumožňuje vytvářet tenkostěnné prvky s tloušťkou cca 10 mm.
Podstata technického řešení
Výše uvedené nevýhody odstraňuje beton s cementovou matricí ultravysokých pevností vyztužený drátky, určený zejména pro prefabrikaci. Tento beton obsahuje klasický cement na bázi portlandského slínku, křemičité kamenivo, kovová vlákna, příměsi a přísady. Množství příměsí v objemu je dáno výsledky zkoušek mezerovitosti suché směsi složek bez vláken. Přísady jsou v množství potřebném pro dosažení požadované zpracovatelnosti, podle reálné aplikace v prefabrikaci. Podstatou nového řešení je, že v cementové matrici je 700 až 1200 kg/m3 cementu na bázi portlandského slínku a příměsí. Křemičité kamenivo je kamenivo prané s obsahem SiO2>98% a složené ze dvou frakcí, a to z první frakce 0,18-2 a z druhé frakce 0,125-1. Celková hmotnostní dávka frakcí kameniva je v rozmezí 1000 až 1400 kg/m3 v závislosti na granulometrii a mineralogickém složení použitého zdroje kameniva. Vodní součinitel je v rozmezí 0,18 až 0,25. Kovová vlákna jsou rovnoměrně rozptýlená v objemu ztvrdlého drátkobetonu a mají štíhlost, tedy poměr délky k průměru, v rozmezí 20 až 60, přičemž jejich průřez je kruhový o průměru maximálně do 0,3 mm a pevnost v tahu je větší jak 220 MPa. Hmotnostní dávka těchto kovových vláken v betonu leží v rozmezí 60 až 200 kg/m3. Jako přísada se přidává do směsi superplastifikátor na bázi polykarbonátů v množství 25 až 50 1/m3, což zajišťuje zpracovatelnost na úrovni samozhutnitelného betonu.
-1 CZ 27885 U1
Ve výhodném provedení je poměr první a druhé frakce křemenného kameniva v rozmezí 0,85 až 1,15:1,8 až 2,2.
Výhodné rovněž je jsou-li jako příměs použita mikrosilika a mletý křemen v rozmezí 7,5 až 17,5 % objemu vyráběného betonu.
Průměr kovového vlákna je výhodné volit v rozmezí 0,15 až 0,25 mm a délku v rozmezí 6 až 20 mm.
Výhodou nově navržené struktury ultravysokopevnostního betonu je, že je tvořen materiály, které jsou dostupné běžně na trhu, a to při zachování přijatelné ceny, čímž význam nového řešení výrazně vzrůstá. Beton má zpracovatelnost na úrovni samozhutnitelných betonů, bez známek významného sedání hrubých zrn kameniva do 4 mm a drátků a k jeho ukládání do bednění není třeba dalšího hutnění.
Příklady uskutečnění technického řešení
Návrh složení ultravysokopevnostního betonu se provádí podle požadavku na pevnost v tlaku, který může být doplněn i o požadavek na pevnost v tahu za ohybu.
Množství všech složek v objemu je dáno výsledky zkoušek mezerovitosti směsi. Celková dávka cementu na bázi portlandského slínku a příměsí je v množství 700 až 1200 kg/m3. Křemičité kamenivo je prané s obsahem SiO2 >98 % a je složené ze dvou frakcí, a to z první frakce 0,18-2 a z druhé frakce 0,125-1. Jako příměs je použita mikrosilika a mletý křemen. Kovová vlákna mají kruhový průřez a jsou rovnoměrně rozptýlena v betonu, přičemž průměr vlákna při štíhlosti 20 až 60 je maximálně 0,3 mm, s výhodou pak 0,15 až 0,25 mm, a jejich délka je 6 až 20 mm. Dávka vláken je v rozmezí 60 až 200 kg/m3. Zpracovatelnost na úrovni samozhutnitelného betonu je díky vysoké dávce 20 až 50 1/m3 superplastifikátoru na bázi polykarboxylátů. Vodní součinitel je v rozmezí 0,18 až 0,25. Celková hmotnostní dávka frakcí křemičitého kameniva je v rozmezí 1000 až 1400 kg/m3 a poměr těchto frakcí je určen na základě granulometrie a mineralogického složení konkrétního zdroje křemičitého kameniva.
Cement na bázi portlandského slínku, přísady a příměsi jsou dávkovány s cílem dosažení maximální hutnosti struktury betonu, která je nositelem ultra vysokých pevností při zachování konzistence odpovídající samozhutnitelným betonům.
Nutnou podmínkou pro dosažení požadovaných parametrů navrženého betonuje správné pořadí dávkování složek do míchačky a správně nastavené doby míchání. Navržený beton a postup jeho výroby je určen pro prefabrikaci.
Dále jsou uvedeny příklady složení předmětného ultravysokopevnostního betonu vyztuženého drátky, a to včetně naměřených průměrných pevností v tlaku a v tahu za ohybu.
1. příklad receptury vysokohodnotného betonu:
| Označení | 1 | |
| Jednotka | kg/m3 | |
| Cement | ll/B-S 32,5 R | 707 |
| Kamenivo | 0,18-2 | 390 |
| Provodín | 0,125-1 | 781 |
| Vlákna | MF482 | 160 |
| Mikrosilika | Elkem 940U | 101 |
| Struska | Dětmarovice | 40 |
| Křemen | MT300 | 111 |
| Superplastifikátor | Glenium ACE300 | 30 |
| Voda | 150 |
-2CZ 27885 U1
Konzistence betonuje 300 mm rozlití Hg kužele v čase 15 min. Zpracovatelnost 35 min. Výsledky pevnosti v tahu a pevnosti v tlaku
| Označení vzorku | Rozměry | Hmotnost |g) | Objem, hmotnost |kg.m-3| | Tah za ohybu | Pevnost v tlaku | ||||||
| 1 |mm] | h |mm] | b |mm] | Sila (kNf | Napětí |MPa) | snai (kN| | Sila 2 |kNj | Napětí 1 |MPa| | Napětí 2 |MPa[ | |||
| 1-1 | 160.4 | 40,2 | 40,8 | 655 | 2490 | 19,93 | 45,3 | 297,0 | 273,0 | 182,0 | 167,3 |
| 1-2 | 160,6 | 40,5 | 41,3 | 661 | 2461 | 20,59 | 45,6 | 292,0 | 297,0 | 176,8 | 179,8 |
| 1-3 | 160,5 | 40,3 | 40,6 | 655 | 2494 | 16,57 | 37,7 | 277,0 | 283,0 | 170,6 | 174,3 |
| Průměrná hodnota: | 2480 | 42,9 | 175,0 |
Výsledná tlaková pevnost překračuje hodnotu 150 MPa a zároveň pevnost v tahu za ohybu pře5 kračuje hodnotu 15 MPa, tzn., jsou překročeny minimální hranice pro ultravysokopevnostní beton. Tento materiál je svými vlastnostmi určen do extrémně tlakově namáhaných nebo velmi štíhlých prvků. Je vhodný do subtilních předem předpínaných nosníků. Zároveň je tento beton díky svému složení velmi odolný proti zmrazovacím cyklům a klimatickému namáhání. Beton je samozhutnitelný a s ohledem na dobu zpracovatelnosti je určen zejména pro prefabrikaci.
ío 2. příklad receptury vysokohodnotného betonu:
| Označení | 2 | |
| Jednotka | kg/m3 | |
| Cement | 1 52,5 R | 700 |
| Kamenivo | 0,18-2 | 387 |
| Provodín | 0,125-1 | 773 |
| Vlákna | MF482 | 120 |
| Mikrosilika | Elkem 940U | 100 |
| Struska | Dětmarovice | 40 |
| Křemen | MT300 | 110 |
| Superplastifikátor | Glenium ACE300 | 30 |
| Voda | 160 |
Konzistence betonuje 280 mm rozlití Hg kužele v čase 15 min. Zpracovatelnost 30 min. Výsledky pevnosti v tahu a pevnosti v tlaku
| Označeni vzorku | Rozměry | Hmotnost fgl | Objem, hmotnost fkg.m-31 | Tah za ohybu | Pevnost v tlaku | ||||||
| 1 {mm] | h |mm| | b |mm] | S«a |kNj | Napětí |MPa| | Síla 1 |kN| | Síla 2 |k!S| | Napětí 1 |MPa] | Napětí 2 (MPa] | |||
| 2-1 | 161,5 | 40,9 | 40,7 | 655 | 2436 | 16,37 | 36,1 | 293,0 | 296,0 | 180,0 | 181,8 |
| 2-2 | 160,8 | 40,4 | 40,3 | 640 | 2445 | 16,24 | 37,0 | 283,0 | 296,0 | 175,6 | 183,6 |
| 2-3 | 160,5 | 40,7 | 40,5 | 646 | 2442 | 15,52 | 34,7 | 293,0 | 291,0 | 180,9 | 179,6 |
| Průměrná hodnota: | 2440 | 35,9 | 180,0 |
Výsledná tlaková pevnost překračuje hodnotu 150 MPa a zároveň pevnost v tahu za ohybu překračuje hodnotu 15 MPa, tzn., jsou překročeny minimální hranice pro ultravysokopevnostní beton. Tento materiál je svými vlastnostmi určen do extrémně tlakově namáhaných nebo velmi štíhlých prvků. Je vhodný do subtilních předem předpínaných nosníků. Zároveň je tento beton díky svému složení velmi odolný proti zmrazovacím cyklům a klimatickému namáhání. Beton je samozhutnitelný a s ohledem na dobu zpracovatelnosti je určen zejména pro prefabrikaci.
Průmyslová využitelnost
Velmi vysoké pevnostní charakteristiky, spolu se samozhutnitelností a velmi vysokou odolností proti působení agresivního prostřední u obou navržených receptur, které jsou předmětem uvedeného řešení, předurčují jejich využití v betonovém stavitelství - zejména v prefabrikaci. Oproti
-3CZ 27885 U1 běžným betonům budou prvky a konstrukce vyrobené z navržených receptur subtilní, s velmi vysokou odolností proti působení agresivního prostředí. Průmyslová využitelnost je pak dána mimo jiné i cenou navržených betonů, která je o cca 50 % nižší oproti betonům obdobných parametrů, důvodem je využití „domácích“ surovin. Využití se předpokládá především pro nosné předem předpjaté konstrukce, a s ohledem na samozhutnitelnost i konstrukce složitých tvarů. Další využití bude pro konstrukční prvky, které jsou extrémně namáhané agresivním prostředím.
Průmyslové využití je možné provádět běžným strojním vybavením betonáren. Za dodržení předepsaného postupu dávkování jednotlivých složek a dodržení dob míchání.
Claims (4)
- NÁROKY NA OCHRANU1. Beton ultravysokých pevností vyztužený drátky, určený zejména pro prefabrikaci, obsahuje cement na bázi portlandského slínku, křemičité kamenivo, kovová vlákna, příměsi a přísady, kde množství příměsí v objemu je dáno výsledky zkoušek mezerovitosti suché směsi složek bez vláken a přísady jsou v množství potřebném pro dosažení požadované zpracovatelnosti, podle reálné aplikace v prefabrikaci, vyznačující se tím, že v cementové matrici je 700 až 1200 kg/m3 cementu na bázi portlandského slínku a příměsí; že křemičité kamenivo je kamenivo prané s obsahem SiO2 > 98 % a složené ze dvou frakcí, a to z první frakce 0,18-2 a z druhé frakce 0,125-1, jejichž celková hmotnostní dávka je v rozmezí 1000 až 1400 kg/m3 v závislosti na granulometrii a mineralogickém složení použitého zdroje kameniva a vodní součinitel je v rozmezí 0,18 až 0,25; že kovová vlákna jsou rovnoměrně rozptýlená v objemu ztvrdlého drátkobetonu, mají poměr délky k průměru v rozmezí 20 až 60 při kruhovém průřezu o průměru maximálně do 0,3 mm, pevnost v tahu větší než 2200 MPa a jejich hmotnostní dávka se pohybuje v rozmezí 60 až 200 kg/m3, a že jako přísada se přidává superplastifikátor na bázi polykarboxylátů v množství 20 až 50 1/m3, zajišťující zpracovatelnost na úrovní samozhutnitelného betonu.
- 2. Beton podle nároku 1, vyznačující se tím, že poměr křemičitých kameniv první a druhé frakce je v rozmezí 0,85-1,15:1,8-2,2.
- 3. Beton podle kteréhokoli z nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že příměsi jsou v rozmezí 7,5 až 17,5 % objemu vyráběného betonu.
- 4. Beton podle kteréhokoli z nároků laž3, vyznačující se tím, že průměr kovového vlákna je 0,15 až 0,25 mm a délka 6 až 20 mm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2014-30178U CZ27885U1 (cs) | 2014-10-30 | 2014-10-30 | Beton ultravysokých pevností, vyztužený drátky, určený zejména pro prefabrikaci |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2014-30178U CZ27885U1 (cs) | 2014-10-30 | 2014-10-30 | Beton ultravysokých pevností, vyztužený drátky, určený zejména pro prefabrikaci |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ27885U1 true CZ27885U1 (cs) | 2015-03-02 |
Family
ID=52630110
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2014-30178U CZ27885U1 (cs) | 2014-10-30 | 2014-10-30 | Beton ultravysokých pevností, vyztužený drátky, určený zejména pro prefabrikaci |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ27885U1 (cs) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ305508B6 (cs) * | 2014-10-30 | 2015-11-04 | ÄŚeskĂ© vysokĂ© uÄŤenĂ technickĂ© v Praze- KloknerĹŻv Ăşstav | Proteplený beton ultravysokých pevností vyztužený drátky, určený zejména pro prefabrikaci, a způsob jeho výroby |
-
2014
- 2014-10-30 CZ CZ2014-30178U patent/CZ27885U1/cs not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ305508B6 (cs) * | 2014-10-30 | 2015-11-04 | ÄŚeskĂ© vysokĂ© uÄŤenĂ technickĂ© v Praze- KloknerĹŻv Ăşstav | Proteplený beton ultravysokých pevností vyztužený drátky, určený zejména pro prefabrikaci, a způsob jeho výroby |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gesoglu et al. | Strain hardening ultra-high performance fiber reinforced cementitious composites: Effect of fiber type and concentration | |
| Ahmad et al. | Properties of normal concrete, self-compacting concrete and glass fibre-reinforced self-compacting concrete: an experimental study | |
| Wu et al. | Comparative study on flexural properties of ultra-high performance concrete with supplementary cementitious materials under different curing regimes | |
| Abbas | The effect of steel fiber on some mechanical properties of self compacting concrete | |
| Ahmad et al. | Performance of self-compacting concrete at room and after elevated temperature incorporating Silica fume | |
| Pereira-de-Oliveira et al. | Effect of acrylic fibres geometry on physical, mechanical and durability properties of cement mortars | |
| Feng et al. | Mechanical behaviour of micro-fine steel fibre reinforced sulphoaluminate cement composite | |
| SK500102015A3 (sk) | Drátkobetón ultravysokých pevností | |
| Abd El-Mohsen et al. | Mechanical properties of self-consolidating concrete incorporating cement kiln dust | |
| Lin et al. | Development of self-compacting strain-hardening cementitious composites by varying fly ash content | |
| AR et al. | Combined effect of glass fiber and polypropylene fiber on mechanical properties of self-compacting concrete | |
| Ramli et al. | High-strength flowable mortar reinforced by steel fiber | |
| Pawade et al. | Performance of steel fiber on standard strength concrete in compression | |
| CZ27885U1 (cs) | Beton ultravysokých pevností, vyztužený drátky, určený zejména pro prefabrikaci | |
| Zhu et al. | Effect of high volumes of fly ash on flowability and drying shrinkage of engineered cementitious composites | |
| Umar et al. | A comparative study of the performance of selfcompacting concrete using glass and polyvinyl alcohol fibers | |
| Nuruddin et al. | Drying shrinkage of fly ash-based self-compacting geopolymer concrete | |
| Prashant et al. | Influence of Silica fume in enhancement of compressive strength, flexural strength of steel fibers concrete and their relationship | |
| Sounthararajan | Effect of accelerated curing on the furnace slag based polypropylene fiber reinforced concrete | |
| Hama et al. | Improving strengths of porcelanite aggregate concrete by adding chopped carbon fibers | |
| Maroliya | Mechanical behavior of modified of reactive powder concrete | |
| Çankal et al. | The Mechanical and Durability Properties of Cement Mortars with Different Types of Fibers and Chemical Admixtures | |
| Chayon et al. | ADVANCING CONCRETE ENGINEERING WITH 40MM 90-DEGREE ANGULAR GALVANIZED IRON (GI) FIBER REINFORCEMENT: EXPERIMENTAL INVESTIGATION AND ANALYSIS | |
| Deepthi et al. | An experimental study on strength and durability properties of steel fibers and glass fibers with m30 grade concrete using ggbs | |
| Arabi | Properties of cementitious materials reinforced with alkali-resistant glass fi bres as a suitable material for repair applications |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20150302 |
|
| ND1K | First or second extension of term of utility model |
Effective date: 20180911 |
|
| ND1K | First or second extension of term of utility model |
Effective date: 20210823 |
|
| MK1K | Utility model expired |
Effective date: 20241030 |